CN107230818B - 可展开固面反射天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可展开固面反射天线，包括用于作为支撑基准的支撑机构、用于控制固面反射天线沿长度方向和/或宽度方向展开及收拢状态切换的轴向展开组件、以及用于组合形成反射面天线的多个条状固面天线，轴向展开组件包括X向展开装置及Y向展开装置，支撑机构包括用于支撑条状固面天线的支架组件及用于带动支架组件移动的支座组件，X向展开装置与支座组件连接，用于带动支座组件在长度方向上移动以在长度方向向上展开或收拢多个条状固面天线；Y向展开装置，与支架组件连接，用于带动支架组件在宽度方向上移动以在宽度方向上展开或收拢多个条状固面天线。本发明可展开固面反射天线可在长度和宽度方向上折叠压缩、收纳率小、重量小和成本低。

Description

可展开固面反射天线
技术领域
本发明涉及航天卫星通信领域，特别地，涉及一种可展开固面反射天线。
背景技术
随着卫星技术在移动通信、射电天文、深空探测和空间科学等方面的广泛应用，天线发挥着越来越大的作用。随着传输信息量的增大，大口径、高精度的天线已经成为天线的发展趋势。在卫星通信中，由于航天运载工具整流罩尺寸的限制，加之尽可能降低费用的考虑，故卫星天线必须被设计为具有可展开/收拢的结构形式——即当卫星处于发射阶段时，天线需要通过折叠收拢的方式来减小自身尺寸从而使其能够被放置于整流罩内，而当卫星进入预定空间轨道后，天线再由收拢状态自动展开成形。由于涉及专业领域多、研制技术难度大，可展开天线是目前衡量各国卫星天线技术水平的一个重要标志。
随着科技的发展，大口径、高精度、轻质量的可展开天线正成为可展开天线的发展趋势。作为可展开天线中一个重要的分支，固体反射面可展开天线具有工作频率高、形面精度高等优点。现今普遍使用的固面反射天线大多由刚性材料制成，不能够折叠压缩、收纳率(收拢后的最大直径/展开后的最大直径)大、重量大、成本高等缺陷限制了它的进一步应用。
因此，相关技术中的固面反射天线不能够折叠压缩、收纳率大、重量大和成本高，是一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种可展开固面反射天线，以解决相关技术中的固面反射天线不能够折叠压缩、收纳率大、重量大和成本高的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种可展开固面反射天线，包括用于作为支撑基准的支撑机构、用于控制固面反射天线沿长度方向和/或宽度方向展开及收拢状态切换的轴向展开组件、以及用于组合形成反射面天线的多个条状固面天线，
轴向展开组件包括用于控制多个条状固面天线沿长度方向展开或收拢的X向展开装置以及用于控制多个条状固面天线沿宽度方向展开或收拢的Y向展开装置，支撑机构包括用于支撑条状固面天线的支架组件及用于带动支架组件移动的支座组件，X向展开装置与支座组件连接，用于带动支座组件在长度方向上移动以在长度方向向上展开或收拢多个条状固面天线；Y向展开装置，与支架组件连接，用于带动支架组件在宽度方向上移动以在宽度方向上展开或收拢多个条状固面天线。
进一步地，X向展开装置上设置有伸缩机构，伸缩机构与支座组件相连，用于带动支座组件在长度方向上做伸缩运动以在长度方向向上展开或收拢条状固面天线。
进一步地，伸缩机构包括多组可伸缩的连杆，支座组件上对应设置有与连杆相匹配的多个支座，连杆之间通过铰链相互铰接，多个连杆对应带动多个支座在长度方向上相对移动以在长度方向向上展开或收拢多个条状固面天线。
进一步地，每组连杆包括设置在支座两端部的端部连杆及交错设置在支座中部的中部连杆，中部连杆，用于通过转动来带动相邻的两个支座相对移动以在长度方向向上展开或收拢条状固面天线。
进一步地，Y向展开装置上设置有滑动机构，滑动机构与支架组件相连，用于带动支架组件在宽度方向上滑动以在宽度方向上展开或收拢条状固面天线。
进一步地，支架组件上设置有多个支架，每个支架对应固定设置在每个条状固面天线的两端，每个支架的正面设置有凹槽，滑动机构包括设置在相邻支架的背面且与凹槽相适配的多个滑块，多个支架通过相对应的多个滑块依次叠合或散开以收拢或展开条状固面天线。
进一步地，还包括与轴向展开组件相连，用于在条状固面天线展开状态时锁紧定位的限位锁紧机构。
进一步地，限位锁紧机构包括设置在伸缩机构上的第一限位弹簧插销，第一限位弹簧插销设置在端部连杆的端部上，用于在条状固面天线沿长度方向向上展开状态时锁紧定位。
进一步地，限位锁紧机构还包括设置在滑动机构上的第二限位弹簧插销，第二限位弹簧插销设置在滑块上，用于在条状固面天线沿宽度方向上展开状态时锁紧定位。
进一步地，条状固面天线由碳纤维复合增强材料制成。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的可展开固面反射天线，采用X向展开装置和Y向展开装置，X向展开装置控制条状固面天线沿长度方向展开或收拢，Y向展开装置控制条状固面天线沿宽度方向展开或收拢。本发明提供的可展开固面反射天线，可在长度方向和宽度方向上折叠压缩、收纳率小、重量小和成本低。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明可展开固面反射天线优选实施例展开状态时的立体结构示意图；
图2是本发明可展开固面反射天线优选实施例收拢状态时的立体结构示意图；
图3是本发明可展开固面反射天线沿长度方向展开到位后的立体结构示意图；
图4是本发明可展开固面反射天线沿宽度方向展开过程中的立体结构示意图；
图5为图1中一组连杆与一个支座的组合体的结构示意图；
图6为图1中条状固面天线、支架及Y向展开装置的组合结构示意图。
附图标号说明：
10、支撑机构；20、轴向展开组件；30、条状固面天线；11、支架组件；12、支座组件；21、连杆；121、支座；211、端部连杆；212、中部连杆；111、支架；1111、凹槽；22、滑块；41、第一限位弹簧插销；42、第二限位弹簧插销。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种可展开固面反射天线，包括用于作为支撑基准的支撑机构10、用于控制固面反射天线沿长度方向和/或宽度方向展开及收拢状态切换的轴向展开组件20、以及用于组合形成反射面天线的多个条状固面天线30，在本实施例中，条状固面天线30作为反射面天线的一部分，共有19片，本领域技术人员可以理解，此处的数量仅为示例，并非对其进行限制，19片条状固面天线30展开到位后可组合成完整的反射面天线。
具体地，请见图1，轴向展开组件20包括用于控制多个条状固面天线30沿长度方向展开或收拢的X向展开装置以及用于控制多个条状固面天线30沿宽度方向展开或收拢的Y向展开装置，支撑机构10包括用于支撑多个条状固面天线30的支架组件11及用于带动支架组件11移动的支座组件12，X向展开装置与支座组件12连接，用于带动支座组件12在长度方向上移动以在长度方向向上展开或收拢多个条状固面天线30；Y向展开装置，与支架组件11连接，用于带动支架组件11在宽度方向上移动以在宽度方向上展开或收拢多个条状固面天线30。
本实施例提供的可展开固面反射天线，采用X向展开装置和Y向展开装置，X向展开装置控制条状固面天线沿长度方向展开或收拢，Y向展开装置控制条状固面天线沿宽度方向展开或收拢。本实施例提供的可展开固面反射天线，可在长度方向和宽度方向上折叠压缩、收纳率小、重量小和成本低。
进一步地，如图2和图3所示，本实施例提供的可展开固面反射天线，X向展开装置上设置有伸缩机构，伸缩机构与支座组件12相连，用于带动支座组件12在长度方向上做伸缩运动以在长度方向向上展开或收拢条状固面天线30。其中，伸缩机构包括多组可伸缩的连杆21，支座组件12上对应设置有与连杆21相匹配的多个支座121，连杆21之间通过铰链相互铰接，多个连杆21对应带动多个支座121在长度方向上相对移动以在长度方向向上展开或收拢条状固面天线30。在本实施例中，X向展开装置由32组可伸缩的连杆21组成，每个支座121的左右两边各安装有1组连杆21，相邻的两组连杆21之间相互铰接。支座组件12安装在支架组件11的下方。支座组件12的支座121共有16个，位于两端部的支座121分别与支架组件11上的最外侧支架相连。在支座121的带动下，支架组件11可以进行展开运动。每组连杆21包括设置在支座121两端部的端部连杆211及交错设置在支座121中部的中部连杆212，中部连杆212，用于通过转动来带动相邻的两个支座121相对移动以在长度方向向上展开或收拢条状固面天线30。在本实施例中，中部连杆212的转动可以带动相邻两个支座121的相对移动，从而实现支座121在长度方向向上的移动。同时支座121的移动可以带动端部连杆211的转动。本实施例提供的可展开固面反射天线，采用支座驱动，具有结构简单，高效的特点，更加利于使用。
优选地，如图2和图3所示，本实施例提供的可展开固面反射天线，Y向展开装置上设置有滑动机构，滑动机构与支架组件11相连，用于带动支架组件11在宽度方向上滑动以在宽度方向上展开或收拢多个条状固面天线30。具体地，支架组件11上设置有多个支架111，每个支架111对应固定设置在每个条状固面天线30的两端，每个支架111的正面设置有凹槽1111，滑动机构包括设置在相邻支架111的背面且与凹槽1111相适配的多个滑块22，多个支架111通过相对应的多个滑块22依次叠合或散开以收拢或展开条状固面天线30。在本实施中，支架111与条状固面天线30固定设置在条状固面天线30的两端，共有38个。每个条状固面天线30的两端分别各安装有1个支座121，支架111的正面设置有两条相互平行的凹槽1111，用于与另一支架111背面上对应设置的两条滑块22进行滑动连接。在本实施例中，在支架111的带动下，条状固面天线30可以进行展开运动。本实施例提供的可展开固面反射天线，采用支架驱动，具有结构简单，高效的特点，更加利于使用。
可选地，如图5和图6所示，本实施例提供的可展开固面反射天线，还包括与条状固面天线30相连，用于在条状固面天线30展开状态时锁紧定位的限位锁紧机构。具体地，请见图5，在本实施例中，限位锁紧机构包括设置在伸缩机构上的第一限位弹簧插销41，第一限位弹簧插销41设置在端部连杆211的端部上，用于在条状固面天线30沿长度方向向上展开状态时锁紧定位。请见图6，在本实施例中，限位锁紧机构还包括设置在滑动机构上的第二限位弹簧插销42，第二限位弹簧插销42设置在滑块22上，用于在条状固面天线30沿宽度方向上展开状态时锁紧定位。在本实施例中，第一限位弹簧插销41和第二限位弹簧插销42共有96个，其中，第一限位弹簧插销41安装在每组连杆21的端部连杆211上，当端部连杆211转动到位后，第一限位弹簧插销41在内部弹簧的作用下向外弹出，与端部连杆211上相应的孔配合，从而限制连杆21的相对转动，达到锁死的功能；第二限位弹簧插销42对应安装在Y向展开装置的滑块22上，当滑块22相对于凹槽1111滑动到位后，从而限制滑块22的相对滑动。本实施例提供的可展开固面反射天线，采用第一限位弹簧插销41确保条状固面天线30沿长度方向向上完全展开，采用第二限位弹簧插销42确保条状固面天线30沿宽度方向上完全展开，从而将条状固面天线30组合成整体，保证了天线的反射精度。
优选地，本实施例提供的可展开固面反射天线，条状固面天线30由碳纤维复合增强材料制成，可进行折叠卷曲。每个条状固面天线30在收拢状态时相互叠合并折叠在一起。可展开天线采用碳纤维薄壁的壁面，精度高，质量轻，收拢后相对尺寸小。本发明可用于地面车载移动通信系统和航天卫星通信系统中。
本实施例提供的可展开固面反射天线，在信号触发下可进行两步展开：
1)、X向展开装置的连杆21伸展开，带动支座121在长度方向的移动。在支座121的带动下，安装于支座121上的支架111也同时在长度方向进行移动。同时，条状固面天线30在两端支架111的带动下由卷曲折叠状态展开伸直，展开到位后由位于端部连杆211上的第一限位弹簧插销41锁死定位。
2)、Y向展开装置的滑块22在支架111的凹槽1111内进行滑动，带动支架111在宽度方向移动，同时，相互叠合的条状固面天线30在支架111的带动下进行滑动展开，展开到位后由位于滑块22上的第二限位弹簧插销42锁死定位。
本实施例提供的可展开固面反射天线，与现有的可展开天线相比，采用碳纤维薄壁的固面，精度高、质量轻、可卷曲折、收拢后相对尺寸小；并且展开方式简单高效，结构新颖，更利于使用。本发明可用于地面车载移动通信系统和航天卫星通信系统中。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可展开固面反射天线，其特征在于，包括用于作为支撑基准的支撑机构(10)、用于控制固面反射天线沿长度方向展开或收拢以及控制固面反射天线沿宽度方向展开或收拢的轴向展开组件(20)、以及用于组合形成反射面天线的多个条状固面天线(30)，
所述轴向展开组件(20)包括用于控制所述多个条状固面天线(30)沿长度方向展开或收拢的X向展开装置以及用于控制所述多个条状固面天线(30)沿宽度方向展开或收拢的Y向展开装置，所述支撑机构(10)包括用于支撑所述多个条状固面天线(30)的支架组件(11)及用于带动所述支架组件(11)移动的支座组件(12)，所述X向展开装置与所述支座组件(12)连接，用于带动所述支座组件(12)沿长度方向移动以在长度方向上展开或收拢所述多个条状固面天线(30)；所述Y向展开装置，与所述支架组件(11)连接，用于带动所述支架组件(11)沿宽度方向移动以在宽度方向上展开或收拢所述多个条状固面天线(30)；
所述X向展开装置上设置有伸缩机构，所述伸缩机构与所述支座组件(12)相连，用于带动所述支座组件(12)沿长度方向做伸缩运动以在长度方向上展开或收拢所述条状固面天线(30)；
所述伸缩机构包括多组可伸缩的连杆(21)，所述支座组件(12)上对应设置有与所述连杆(21)相匹配的多个支座(121)，所述连杆(21)之间通过铰链相互铰接，多个所述连杆(21)对应带动多个所述支座(121)沿长度方向相对移动以在长度方向上展开或收拢所述条状固面天线(30)；
每组所述连杆(21)包括设置在所述支座(121)两端部的端部连杆(211)及交错设置在所述支座(121)中部的中部连杆(212)，所述中部连杆(212)，用于通过转动来带动相邻的两个支座(121)相对移动以在长度方向上展开或收拢所述条状固面天线(30)。
2.根据权利要求1所述的可展开固面反射天线，其特征在于，
所述Y向展开装置上设置有滑动机构，所述滑动机构与所述支架组件(11)相连，用于带动所述支架组件(11)沿宽度方向滑动以在宽度方向上展开或收拢所述多个条状固面天线(30)。
3.根据权利要求2所述的可展开固面反射天线，其特征在于，
所述支架组件(11)上设置有多个支架(111)，每个支架(111)对应固定设置在每个条状固面天线(30)的两端，每个支架(111)的正面设置有凹槽(1111)，所述滑动机构包括设置在相邻支架(111)的背面且与所述凹槽(1111)相适配的多个滑块(22)，多个支架(111)通过相对应的多个滑块(22)依次叠合或散开以收拢或展开所述多个条状固面天线(30)。
4.根据权利要求3所述的可展开固面反射天线，其特征在于，
还包括与所述轴向展开组件(20)相连，用于在所述条状固面天线(30)展开状态时锁紧定位的限位锁紧机构。
5.根据权利要求4所述的可展开固面反射天线，其特征在于，
所述限位锁紧机构包括设置在所述伸缩机构上的第一限位弹簧插销(41)，所述第一限位弹簧插销(41)设置在所述端部连杆(211)的端部上，用于在所述条状固面天线(30)沿自身长度方向上展开状态时锁紧定位。
6.根据权利要求5所述的可展开固面反射天线，其特征在于，
所述限位锁紧机构还包括设置在所述滑动机构上的第二限位弹簧插销(42)，所述第二限位弹簧插销(42)设置在所述滑块(22)上，用于在所述条状固面天线(30)沿自身宽度方向上展开状态时锁紧定位。
7.根据权利要求1所述的可展开固面反射天线，其特征在于，
所述条状固面天线(30)由碳纤维复合增强材料制成。
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